晋西黄土区苹果 + 大豆间作系统小气候及其对作物生产力的影响

为了评价果农间作系统的生态效益和经济效益,指导果农间作系统的物种选择和行间配置等农艺措施的生产实践,以晋西黄土区山西省吉县3年生苹果＋大豆间作系统（T1）、5年生苹果＋大豆间作系统（T2）、7年生苹果＋大豆间作系统（T3）和大豆单作系统（CK）为对比试验材料,通过布设根障,在分析苹果＋大豆间作系统小气候各因子特征的基础上,利用灰色关联法,研究不同树龄间作系统的小气候综合效应,并评价小气候对作物生产力的影响.结果表明：1）与大豆单作系统相比,苹果＋大豆间作系统光合有效辐射强度降低了30.3％ ～ 59.0％,气温下降了5.9％～17.9％,表层土壤温度下降了14.6％～42.7％,空气相对湿度增加了7.0％ ～ 17.9％;2）随着树龄的增加,苹果＋大豆间作系统对大豆单作系统的小气候关联系数逐渐降低,其中,小气候各因子中,空气相对湿度和光合有效辐射强度与大豆单作系统的关联度最小;3）各树龄苹果＋大豆间作系统的大豆根茎叶生物量和产量均低于大豆单作系统.树龄越大,苹果＋大豆间作系统的光拦截作用和降温增湿作用越明显,小气候综合效应也越强,但各树龄苹果＋大豆间作系统的小气候均会对间作大豆生产力水平产生负面效应.     

晋西黄土区切沟对其上方集水区内土壤水分的影响

为掌握黄土高原切沟对其上方集水区内土壤水分的影响,选取晋西黄土区典型切沟上方的集水区为研究对象,采用土钻法定期测量0—10 m土层的土壤水分,探讨集水区内不同地貌部位的土壤水分状况。结果表明:(1)集水区内土壤水分状况受距离切沟远近和地貌部位的共同影响。(2)集水区内距离切沟1 m处的蓄水量显著低于距离切沟3,6 m处的蓄水量(P＜0.05),集水区内洼地的蓄水量大于坡面。(3)集水区内6个采样点浅层含水量随时间变化剧烈,深层含水量随时间变化小。(4)切沟对其上方集水区内土壤水分的水平影响距离为1~3 m,距切沟1 m处,影响深度最深可达7 m,距切沟3 m处,影响深度为2 m。在未来开展切沟治理中,建议在距离切沟1 m范围内密植低耗水的耐旱灌木或草本,利用密植的植物增加地面糙率,降低水流流速,并利用植物根系网络土体,增加抗冲性,从而起到防治切沟溯源侵蚀。     

晋西黄土区不同水文年土壤水分特征及其主要影响因子分析

  目的  晋西黄土区生态环境脆弱,土壤水分是制约植被生长的重要因子。为深入了解该区域土壤水分年际变化,明确制约该区域土壤储水量的关键因子,探讨晋西黄土区不同植被类型在生长季节内土壤含水量的变化。  方法  以定位观测法为主,对人工刺槐Robinia pseudoacacia林、天然三角槭Acer buergerianum林和野艾蒿Artemisia lavandu-laefolia草地生长季(5?10月)内0~400 cm土壤含水量进行监测;在此基础上,根据含水量标准差对土壤进行活跃层划分,并通过生长季前后储水量的对比探究年际土壤储水量盈亏状况;测定了典型样地的土壤性质,并结合地形、不同水文年旱涝特征对土壤储水量的影响因子进行冗余分析。  结果  ①人工刺槐林、天然三角槭林和野艾蒿草地平均土壤含水量分别为8.36%~9.63%、10.01%~13.19%和15.43%~19.17%,野艾蒿草地表层土壤含水量显著高于人工刺槐林和天然三角槭林(P＜0.05)。②天然三角槭林土壤水分活跃层最深可达180 cm,人工刺槐林和野艾蒿草地土壤水分活跃层较浅;中等湿润年土壤水分活跃层最深,严重干旱年土壤水分活跃层次之,平水年土壤水分活跃层最浅。③严重干旱年,人工刺槐林、天然三角槭林和野艾蒿草地土壤水分亏缺土层深度分别为100~300、0~200和0~100 cm;平水年土壤水分的输入和输出达到平衡;中等湿润年0~200 cm土层水分得到不同程度补给,而200~400 cm土层的水分补给量接近于0。④不同深度土层土壤储水量受不同环境因子影响,其中植被类型和土壤容重是0~100 cm土层水分的主导因素,100~200 cm土层水分主要受容重和坡向控制,而不同水文年旱涝程度、土壤黏粒和粉粒含量是200~400 cm土层水分的主导因素。  结论  干旱水文年土壤水分亏缺严重,平水年及湿润年亏缺现象有所缓解,植被类型对土壤储水量影响最大。今后黄土高原地区的造林,不仅要考虑树种的耐旱能力,更应充分考虑地形、土质及生长季降水的分配情况带来的影响。图5表5参33     

青藏高原东北部黄土区草本植物根系加筋土的抗剪特性

为了分析草本植物根系加筋土的抗剪特性,以青藏高原东北部黄土区生长时间为1a的芨芨草根系作为加筋土的筋材,通过将根系加筋土试样制成9组不同含根量的扰动试样,进行了直剪摩擦试验。结果表明,当含根量与含水量一定时,根系加筋土的抗剪强度与剪切面上的法向压力呈正比,抗剪强度随垂直压力的增加基本呈线性增大;当根系加筋土含水量与垂直压力一定时,抗剪强度随含根量的增加而呈增大趋势,其黏聚力c和内摩擦角φ均有不同程度的提高,c值明显增加,且c值与含根量之间呈指数函数关系,φ值变化不大;在20.5,61.5,102.5,和143.5kPa这4种垂直压力下,根系加筋土抗剪强度和含根量之间均呈指数函数关系。说明供试种芨芨草根系可以显著提高试验区土体的抗剪强度,同时有助于增强坡体稳定性。     

晋西黄土区典型森林植被耗水规律与环境因子关系研究

森林植被耗水规律是森林植被对水文过程影响机理研究的基础与核心。以典型黄土区山西省吉县蔡家川流域为研究区域,依托国家级森林生态系统定位观测站,对研究区典型森林蒸散耗水及其环境因子进行定量监测,定量分析蒸腾、蒸发等各蒸散的强度与环境因子的关系,分析研究区典型森林植被结构对植被耗水特征的影响。土壤蒸发实验运用称重法,树木蒸腾实验采用热扩散式茎流计法,并结合环境因子调查,对观测结果进行研究分析, 结果表明:土壤的蒸发量与地表植被状况以及土壤温度有关;树木蒸腾耗水与土壤含水量、降雨量、冠幅、树龄的线性关系显著。综合分析可知,影响森林耗水最直接的因素就是土壤水分的变化,若土壤含水量较小,则森林植被首先满足自身对水分的需求。在造林时,可以根据不同苗木的水分需求以及当地的土壤水分含量对林木种类进行选取,可以有效减少当地森林水分的消耗。      

黄土区旱地覆盖对小麦养分吸收及水分利用的影响

为寻找适宜黄土区旱地小麦高效栽培的覆盖方式,通过田间试验研究了几个不同覆盖方式对黄土区旱地冬小麦产量、养分吸收以及水分利用效率的影响。结果表明,全年地膜全覆盖方式对提高小麦产量、养分吸收和水分利用效率效果最好,该处理下小麦籽粒产量较不覆盖、夏闲期地膜全覆盖和夏闲期地膜麦草行间覆盖等处理分别增加21.9%、21.2%和20.8%,水分利用效率提高17.54%、13.02%和15.65% ,同时籽粒吸收N、P、K总量较不覆盖增加45.7%、23.5%和21.4%,茎叶吸收N、P、K总量较不覆盖增加56.6%、172.9%和52.1%。夏闲期蓄水以夏闲期地膜麦草行间覆盖的效果最好,分别较不覆盖、夏闲期地膜全覆盖和全年地膜全覆盖等处理增加160.25%、39.3%和16.2%。综合考虑不同覆盖方式对小麦增产、养分吸收以及土壤蓄水保墒效果的影响,全年地膜全覆盖是黄土区旱作小麦较佳的栽培方式。     

晋西黄土区不同植被覆盖小流域的产流输沙特性

为了进行不同植被覆盖小流域的产流输沙研究,以山西省吉县蔡家川流域内部嵌套的3个典型小流域为研究对象,采用对比分析的方法,探索降雨特性和植被覆盖条件对流域产流输沙的影响。结果表明:小流域产生的径流量和输沙量均随着降雨量的增大而增大,但并不成一定比例;小流域的径流量和输沙量也随降雨强度的增大而增大,泥沙量的增长幅度大于径流量;在黄土区,短历时的暴雨易产生严重水土流失,应该作为水土流失预防的重点;在不同植被覆盖条件下,以封禁植被为主的小流域产生的径流量和输沙量最小,人工植被为主的小流域次之,水平梯田为主的小流域最大;在封禁条件下自然恢复植被为主的小流域对黄土区典型暴雨的水土流失预防效果最佳。因此,如何在水土流失严重的黄土高原地区仿拟自然进行植被恢复,是有效控制水土流失的关键。     

黄土区冰草和柳枝稷草地土壤分离生长季变化

以黄土区的黄绵土为材料,研究了退耕还草3年和17年条件下,黄绵土的土壤分离能力生长季的变化。结果表明:两种退耕草地黄绵土的土壤分离能力在整个生长季均呈下降趋势,其中,冰草地的土壤分离能力具有明显的生长季变化(P0.05),柳枝稷草地无明显生长季变化(P0.05)。土壤硬化、水稳性团聚体和根系生长是影响两种退耕草地土壤分离能力生长季变化的主要因素。两种退耕草地黄绵土的土壤分离能力在生长季的变化可以用土壤容重、根系密度和水流剪切力很好地模拟(R20.82,ME0.82)。     

晋西黄土区水肥调控对苹果玉米间作系统土壤含水量及分布的影响

为探求适用于晋西黄土区果农间作系统的水肥管理制度,研究灌水施肥对土壤含水量的影响,避免盲目施肥和灌溉造成环境污染、资源浪费以及水土流失.以晋西黄土区典型的苹果+玉米间作系统为研究对象,设置双因素3水平水肥耦合试验,分析不同水肥调控下,玉米灌浆期和成熟期土壤水分空间分布及土壤水分效应.试验设置灌水量3水平分别为:田间持水量的50％、65％和85％,追肥量3水平分别为:N 289 kg/hm2+P2O5118 kg/hm2+K2O 118 kg/hm2(F1,70％经验施肥量)、N 412.4 kg/hm2+P2O5168.8 kg/hm2+K2O 168.8 kg/hm2(F2,100％经验施肥量)、N 537 kg/hm2+ P2O219 kg/hm2+ K2O 219 kg/hm2(F3,130％经验施肥量).结果显示:灌浆期试验组较对照组土壤含水量最高提高7.6％,成熟期最高可提高10.9％,试验组较对照组土壤含水量水平分布差异变小;灌溉和施肥对土壤水分的垂直分布影响较大,可显著提高作物生育后期30 ～ 60 cm土层土壤含水量,可以缓解间作系统种间的水分竞争;试验组W3F1在玉米灌浆期土壤含水量最高,所以,推测其为最利于间作系统增产的水肥调控模式.本研究可为晋西黄土区果农间作系统灌溉和施肥管理,提供理论基础和技术支撑.     

黄土区苜蓿人工草地群落生态与生产功能演替

对黄土区苜蓿人工草地群落31年时间序列生态和生产功能演替过程进行了研究,结果显示, 1)人工草地群落生态功能越来越趋向于天然草地。生态功能随群落结构变化显著,其变化过程大致可分为3个演替阶段,即2~6龄紫花苜蓿草地阶段、6~31龄苜蓿人工草地向长芒草天然草地演替的过渡阶段、31龄之后的长芒草次生天然草地阶段;苜蓿种群在6龄后开始退化演替,其重要值、群落多样性指数、均匀度指数和优势度指数逐渐减小,群落结构趋向于复杂化,生态稳定性相对增大,群落演替逐步向天然植被演化。2)苜蓿人工草地群落生产功能呈“倒V”型变化趋势。群落生产力随演替年限延长先增大后减少,6龄苜蓿草地的年生物量最大,之后,年生物量逐渐下降。年生物量与苜蓿种群重要值相关系数最高,与多样性指数的直接通径系数最高,多样性指数和年生物量二者之间的相关性随人工草地生长年限延长呈“倒V”型变化趋势,6龄苜蓿人工草地二者相关性最高,成为人工草地“生产”和“生态”功能的转折点。3)可通过灭杂、施肥、有效利用水分和探索适宜栽培种植方式来遏止人工草地向“生态稳定性”天然草地恢复的趋势,延缓其“生产稳定性”,以保持人工草地的生产、生态可持续。